高層雙塔復雜體型建筑風環(huán)境特性數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代都市的不斷發(fā)展，大規(guī)模的高層、超高層建筑拔地而起。然而隨著建筑高度的增加，建筑的高寬比不斷增大，風荷載對建筑的影響也隨之加大，因此需要在對高層建筑進行結構設計的同時，還需重點考慮建筑結構的抗風性能。同時，風能作為一種豐富的可再生能源，在提倡節(jié)能環(huán)保建設綠色建筑的今天，通過在建筑物中安裝風能發(fā)電機以便充分利用風能顯得越來越重要。
　　本文首先闡述了風工程的基礎理論，描述了大氣邊界層平均風特性以及基本風速、基本風壓、風壓系數(shù)、

2、風荷載體型系數(shù)及風的湍動能特性等相關概念，并簡要地說明建筑環(huán)境中的風資源，包括風資源的評價指標、建筑風場中的風能特性和風能利用的基本建筑形式。然后介紹了計算流體動力學的基礎理論知識，論述了計算流體動力學中的三大基本方程（包括流體連續(xù)方程、動量守恒方程以及能量守恒方程），湍流模型以及有限元數(shù)值計算的方法及流程，為后文進行數(shù)值模擬研究工作打下基礎。
　　本文研究的主要工作是利用Auto CAD、Gambit以及Fluent流體計算軟件

3、，首先對兩棟簡單體型的相鄰高層建筑進行風荷載特性的數(shù)值模擬，在對模型建筑劃分網(wǎng)格之后，采用Realizable k-ε模型進行三維定常分析，計算建筑物表面的風壓系數(shù)以及建筑周圍風場的特性，通過和一些研究者所做過的風場數(shù)值模擬研究結果對比，以驗證數(shù)值模擬方法的正確性和精確程度。在此基礎之上，對位于杭州的某一高層雙塔復雜體型建筑的風場進行有限元數(shù)值模擬研究。首先利用Auto CAD軟件建立高層建筑的三維建筑模型，然后將建筑物的模型導入Gam

4、bit軟件中劃分網(wǎng)格，最后將劃分好網(wǎng)格的建筑模型導入到Fluent計算流體軟件中進行三維定常數(shù)值模擬計算。數(shù)值模擬采用Realizable k-ε模型，模擬建筑物在15個（每隔15度一個工況）風向角下的風壓系數(shù)值，并將數(shù)值模擬結果與風洞試驗值作對比。由計算得到的風壓系數(shù)，反算出建筑的局部體型系數(shù)及平均體型系數(shù)值。在此基礎上，還結合目前十分提倡的綠色建筑概念，針對擴散體型的風力集中器建筑型式，模擬研究在不同雙塔間距的情況下，雙塔之間的“狹